本文關(guān)鍵詞：微重力條件下細(xì)水霧特性及滅火模擬研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：載人航天技術(shù)蓬勃發(fā)展,研究載人航天器內(nèi)火災(zāi)安全成為一項(xiàng)重要的研究課題。載人航天器內(nèi)現(xiàn)有的Halon滅火技術(shù)和二氧化碳滅火技術(shù)存在著一定的缺陷,細(xì)水霧以其高效、清潔、穩(wěn)定、安全無害等滅火特點(diǎn)備受關(guān)注,成為載人航天器中理想的滅火劑替代介質(zhì),因此研究微重力條件下細(xì)水霧及其滅火特性是很有必要的。本文通過數(shù)值模擬的方法,主要研究了微重力條件下水滴撞擊壁面的動(dòng)態(tài)特性、細(xì)水霧的速度特性以及細(xì)水霧滅火的有效性,并探討了有關(guān)的影響的因素,揭示了微重力條件下細(xì)水霧的滅火機(jī)理。 首先,采用了VOF (volume of fluid)模型模擬單個(gè)水滴撞擊常溫固體壁面和高溫固體壁面的鋪展變形情況,分析了水滴的初始粒徑、初始撞擊速度和壁面溫度在微重力條件下單個(gè)水滴撞擊常溫壁面和高溫表面鋪展情況的影響。研究結(jié)果表明,水滴對高溫加熱壁面具有很好的冷卻效果,速度一定時(shí),粒徑小的水滴鋪展因子更大,粒徑較大的水滴撞擊壁面后容易發(fā)生反彈,在一定范圍內(nèi)降低水滴的粒徑能夠增強(qiáng)水滴冷卻壁面的效果；水滴的初始速度不同時(shí),水滴撞擊壁面后會(huì)發(fā)生不同的變形過程,冷卻壁面的機(jī)理也不同。 其次,采用FDS (fire dynamics simulator)軟件中PDPA(phase doppler particle analyzer)探測器模擬研究了微重力條件下不同初速度細(xì)水霧中心線速度隨噴射距離的變化情況,得到了表征中心線速度隨噴射距離變化的數(shù)學(xué)模型。細(xì)水霧從噴頭噴射后中心線速度隨著噴射距離的增大而減小,對其進(jìn)行了定性分析,模擬結(jié)果與理論分析一致。細(xì)水霧中心線速度的變化趨勢曲線的近似表達(dá)式是關(guān)于噴射距離的二次多項(xiàng)式,二次多項(xiàng)式的系數(shù)是關(guān)于細(xì)水霧初速度的多項(xiàng)式。 最后,采用FDS軟件對微重力條件下細(xì)水霧滅火的有效性進(jìn)行了數(shù)值模擬,分析了細(xì)水霧的粒徑、速度和流量對滅火效果的影響。模擬結(jié)果表明,在一定范圍內(nèi)時(shí),細(xì)水霧的粒徑越小滅火效果越好；細(xì)水霧的速度對細(xì)水霧滅火效果的影響不大；細(xì)水霧的流量必須高于某一流量值時(shí)才能夠更有效的熄滅火災(zāi),但是當(dāng)細(xì)水霧的流量高于某一臨界值時(shí)增加流量細(xì)水霧滅火效果沒有明顯的提高。氣相冷卻是微重力條件下細(xì)水霧滅火的主要作用機(jī)理。 本文的研究結(jié)果為微重力條件下細(xì)水霧滅火實(shí)驗(yàn)提供了指導(dǎo)和參考,為載人航天器內(nèi)細(xì)水霧的應(yīng)用和細(xì)水霧滅火系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：微重力 水滴 細(xì)水霧 滅火 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：V528;V419
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-8
• 目錄8-10
• 第一章 緒論10-18
• 1.1 研究背景及意義10-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-15
• 1.2.1 微重力條件下水滴撞擊壁面12
• 1.2.2 微重力條件下細(xì)水霧速度特性12-13
• 1.2.3 微重力條件下細(xì)水霧滅火13-15
• 1.3 研究內(nèi)容及技術(shù)路線15
• 1.4 本文章節(jié)安排15-18
• 第二章 微重力條件下水滴撞擊固體壁面動(dòng)態(tài)特性研究18-32
• 2.1 引言18
• 2.2 水滴撞擊壁面數(shù)值模型及方法18-20
• 2.3 數(shù)值模型驗(yàn)證20-21
• 2.4 水滴撞擊常溫壁面21-25
• 2.4.1 水滴速度對水滴鋪展的影響21-22
• 2.4.2 初始撞擊粒徑對水滴鋪展的影響22-23
• 2.4.3 水滴最大鋪展因子數(shù)學(xué)模型23-25
• 2.5 水滴撞擊高溫壁面25-30
• 2.5.1 水滴撞擊高溫壁面形態(tài)和溫度場變化情況25-27
• 2.5.2 壁面溫度對水滴鋪展的影響27-28
• 2.5.3 水滴粒徑對水滴鋪展的影響28-29
• 2.5.4 初始撞擊速度對水滴鋪展的影響29-30
• 2.6 本章小結(jié)30-32
• 第三章 微重力條件下細(xì)水霧速度模擬研究32-44
• 3.1 引言32
• 3.2 數(shù)值模型描述32-34
• 3.2.1 物理模型32-33
• 3.2.2 計(jì)算模型33-34
• 3.3 數(shù)值模型驗(yàn)證34-36
• 3.4 細(xì)水霧速度數(shù)學(xué)模型36-41
• 3.5 本章小結(jié)41-44
• 第四章 微重力條件下細(xì)水霧滅火數(shù)值模擬研究44-58
• 4.1 引言44
• 4.2 細(xì)水霧滅火數(shù)值模型44-50
• 4.2.1 基本守恒方程44-45
• 4.2.2 大渦模擬方法45-46
• 4.2.3 燃燒和輻射模型46-47
• 4.2.4 滅火模型47-49
• 4.2.5 計(jì)算模型49-50
• 4.3 細(xì)水霧粒徑對滅火效果的影響50-55
• 4.4 細(xì)水霧速度對滅火效果的影響55-56
• 4.5 細(xì)水霧流量對滅火效果的影響56-57
• 4.6 小結(jié)57-58
• 第五章 結(jié)論與展望58-62
• 5.1 結(jié)論58-59
• 5.2 本文的創(chuàng)新點(diǎn)59
• 5.3 下一步工作展望59-62
• 參考文獻(xiàn)62-68
• 致謝68-70
• 在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的其他研究成果70

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：微重力條件下細(xì)水霧特性及滅火模擬研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：371122